克服汽車顯示解決方案中背光 LED 驅(qū)動(dòng)器的挑戰(zhàn)

1.前言

根據(jù)Strategies Unlimited 公司的研究，2010年，高亮度LED的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到82億美元，而且到2015年，預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到202億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為 30.6%。目前用來(lái)給顯示屏進(jìn)行背光照明的LED是這種增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素，其應(yīng)用包括高清電視機(jī)、汽車顯示屏、大量手持式設(shè)備等。要保持高增長(zhǎng)率，LED 不僅需要提供更高的可靠性、更低的功耗和更小/更平的外形尺寸，而且還需改進(jìn)對(duì)比度、畫質(zhì)清晰度和色彩準(zhǔn)確度。此外，汽車、航空電子和船舶顯示屏還要適合多種環(huán)境照明條件，如明亮的日光、昏暗的夜晚等。這些晶體管液晶顯示屏 (TFT-LCD) 的應(yīng)用非常廣泛，從信息娛樂(lè)系統(tǒng)、計(jì)量表到多種儀表，用 LED 對(duì)這些顯示屏進(jìn)行背光照明時(shí)，為了在種類繁雜的環(huán)境照明條件下優(yōu)化顯示屏的易讀性，會(huì)帶來(lái)一些獨(dú)特的 LED IC 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，這要求 LED 驅(qū)動(dòng)器能夠提供非常寬的調(diào)光范圍和高效率，并承受相對(duì)苛刻和嚴(yán)酷的汽車電氣及物理環(huán)境的考驗(yàn)。最后，這些解決方案必須是扁平的，且占板面積緊湊，以提高成本效益。

2.顯示現(xiàn)狀

汽車行業(yè)的主要挑戰(zhàn)之一是，克服汽車電源總線上要求苛刻的電氣環(huán)境，其主要的挑戰(zhàn)是瞬態(tài)情況，如大家熟知的負(fù)載突降和冷車發(fā)動(dòng)。負(fù)載突降情況指的是，在交流發(fā)電機(jī)仍然在給電池充電時(shí)，電池電纜斷開(kāi)。這可能在電池電纜松動(dòng)而汽車正在行駛時(shí)、或者在電池電纜斷裂而汽車正在行駛時(shí)發(fā)生。這種電池電纜的突然斷接可能產(chǎn)生高達(dá) 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)試圖給一個(gè)已經(jīng)斷接的電池充滿電。交流發(fā)電機(jī)上的瞬態(tài)電壓抑制器通常將總線電壓箝位到約 36V，并吸收大多數(shù)電流浪涌。不過(guò)，交流發(fā)電機(jī)下游的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器要承受這些 36V 至 40V 的瞬態(tài)電壓尖峰，要確保這些轉(zhuǎn)換器在發(fā)生這種瞬態(tài)事件時(shí)不被損壞，而且輸出電壓穩(wěn)定，可以在外部用不同的可替換保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)，如常被選用的瞬態(tài)電壓抑制器，但這些方面將增加成本和重量并占用空間。

高分辨率和無(wú)縫操作對(duì)于較大的汽車顯示屏非常重要，如圖 1 所示，因?yàn)橄M(fèi)者需要清晰的畫面和流暢的功能。鑒于車輛中的惡劣環(huán)境，系統(tǒng)可靠性和安全性也受到關(guān)注。因此，設(shè)計(jì)師很難找到一種專為大屏幕設(shè)計(jì)的背光 LED 解決方案，同時(shí)還能提供高調(diào)光比并確保系統(tǒng)安全。

圖 1：帶 LCD 屏幕的汽車顯示器

為了驅(qū)動(dòng)更大的顯示屏，背光 LED 驅(qū)動(dòng)器必須具有高升壓電壓和高電流吸收器。通常，汽車顯示器需要大于 1000 尼特，這需要更多的 LED 或更亮、更高電流的 LED 才能達(dá)到這種亮度水平。使用更多的 LED 會(huì)導(dǎo)致更高的升壓，而使用更強(qiáng)的 LED 會(huì)導(dǎo)致更大的電流。使用外部開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET)，如圖 2 所示，將提供更高的功率密度來(lái)管理更大尺寸的面板。此外，使用外部 FET，功耗從 IC 擴(kuò)散得更遠(yuǎn)，從而降低了熱升。還需要具有高電流低側(cè)電流吸收器的多通道驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)不同通道的顯示均勻性。

TI 的六通道 LP8866-Q1 汽車背光驅(qū)動(dòng)器可最大限度地提高功率密度并具有外部開(kāi)關(guān) FET。該器件專為信息娛樂(lè)系統(tǒng)和平視顯示器等應(yīng)用而設(shè)計(jì)，可提供高達(dá) 200 mA 的電流吸收器。大電流吸收器有助于確保您的顯示器始終具有足夠的亮度——即使在最晴朗的日子也能輕松閱讀。

圖 2：汽車背光 LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?/b>